題目列表(包括答案和解析)
(帶電粒子在磁場中的運動)如圖所示,兩個同心圓,半徑分別為r和2 r,在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.圓心O處有一放射源,放出粒子的質(zhì)量為m,帶電量為q,假設(shè)粒子速度方向都和紙面平行.
(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向,OA與初速度方向夾角為60°,要想使該粒子經(jīng)過磁場第一次通過A點,則初速度的大小是多少?
(2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域,則粒子的初速度不能超過多少?
某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運動軌跡做出“0”、“8”字樣,首先,如圖甲所示,在真空空間的豎直平面內(nèi)建立直角坐標系,在和處有兩個與軸平行的水平界面和,它們把空間分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域,在三個區(qū)域內(nèi)分別存在勻強磁場、、,其
大小滿足,方
向如圖甲所示.在Ⅱ區(qū)域內(nèi)的軸左右
兩側(cè)還分別存在勻強電場、(圖中
未畫出),忽略所有電、磁場的邊緣效應(yīng).
是以坐標原點為中心對稱的正方
形,其邊長.現(xiàn)在界面上的
A處沿軸正方向發(fā)射一比荷的帶正電荷的粒子(重力不計),粒子恰能沿圖中實線途經(jīng)B、C、,D三點后回到A點并做周期性運動,軌跡構(gòu)成一個“0”字.已知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時均做直線運動.
(1)求、的大小和方向.
(2)去掉Ⅱ和Ⅲ區(qū)域中的勻強電場和磁場,其他條件不變,仍在A處以相同的速度發(fā)射相同的粒子,請在Ⅱ和Ⅲ區(qū)城內(nèi)重新設(shè)計適當?shù)膭驈婋妶龌騽驈姶艌,使粒子運動的軌跡成為上下對稱的“8”字,且粒子運動的周期跟甲圖中相同.請通過必要的計算和分析,求出你所設(shè)計的“場”的大小、方向和區(qū)域,并在乙圖中描繪出帶電粒子的運動軌跡和你所設(shè)計的“場”.(上面半圓軌跡已在圖中畫出)
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